產(chǎn)四萬(wàn)噸甲乙酮項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說(shuō)明

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精益求精，善益求善。產(chǎn)四萬(wàn)噸甲乙酮項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說(shuō)明目錄目錄PAGEPAGE24PAGE98PAGE98目錄PAGE1PAGE1目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章項(xiàng)目總論 11.1項(xiàng)目總覽 11.2設(shè)計(jì)依據(jù) 11.3工藝特點(diǎn) 11.4產(chǎn)品及原料 1第二章化工工藝及系統(tǒng) 32.1工藝路線的選擇 32.1.1MEK前景總論 32.1.2MEK合成路線簡(jiǎn)介 3工業(yè)化的合成路線 3國(guó)外工藝技術(shù)概況 5中國(guó)大陸甲乙酮生產(chǎn)工藝概況 7工藝技術(shù)方案的比較和選擇理由 72.2工藝原理 82.2.1丁烯提濃工段工藝原理 82.2.2仲丁醇合成與精制 92.2.3甲乙酮合成與精制 92.3工藝流程 92.3.1丁烯提濃工段工藝流程 10丁烯提濃工段工藝流程敘述 10丁烯提濃工段工藝流程特點(diǎn) 112.3.2仲丁醇水合工段工藝流程 12仲丁醇水合工段工藝流程敘述 12仲丁醇水合工段原料水中仲丁醇的處理 142.3.3仲丁醇精制工段工藝流程敘述 142.3.4甲乙酮合成與精制工段工藝流程 16甲乙酮合成與精制工段工藝流程敘述 16甲乙酮合成與精制工段新工藝的應(yīng)用 172.4催化劑 192.4.1正丁烯水合反應(yīng)催化劑 192.4.2SBA脫氫催化劑 202.4.3BC-DH2004催化劑的再生 222.5Aspen流程模擬說(shuō)明 242.5.1萃取精餾塔（T001塔）操作參數(shù)的優(yōu)化 242.5.2脫丁烯塔（T101塔）操作參數(shù)的優(yōu)化 392.5.3仲丁醇精餾塔（T152塔）操作參數(shù)的優(yōu)化 492.5.4重質(zhì)物塔（T153塔）操作參數(shù)的優(yōu)化 582.5.5甲乙酮精餾塔（T252塔）操作參數(shù)的優(yōu)化 662.5.6精餾工段各塔操作參數(shù)總結(jié) 762.6工藝創(chuàng)新點(diǎn) 76第三章總圖運(yùn)輸 783.1設(shè)計(jì)依據(jù) 783.1.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及法規(guī) 783.1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 783.2設(shè)計(jì)范圍 783.3廠址概況 793.4廠址優(yōu)勢(shì) 793.5總平面布置 823.5.1廠區(qū)總體布局概述 823.5.2廠區(qū)面積計(jì)算 833.5.3總平面布置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo) 833.5.4工藝生產(chǎn)區(qū)的布置 843.5.5輔助生產(chǎn)及公用工程設(shè)施 85總變電所的布置 85污水處理場(chǎng)的布置 85公用工程的布置 86儀修車(chē)間的布置 86分析化驗(yàn)室、控制中心的布置 863.5.6儲(chǔ)罐設(shè)施的布置 863.5.7運(yùn)輸設(shè)施的布置 87罐區(qū)汽車(chē)裝卸區(qū)的布置 87停車(chē)場(chǎng)的布置 873.5.8生產(chǎn)管理及生活服務(wù)設(shè)施 88廠前區(qū)的布置 88食堂的布置 89廠區(qū)出入口的布置 89圍墻的設(shè)置 89綠化的布置 89第四章自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 914.1概述 914.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃 914.3自動(dòng)化水平 914.3.1控制水平 914.3.2控制規(guī)模 924.3.3隨設(shè)備成套供貨的儀表 924.3.4主要安全技術(shù)措施 924.3.5儀表電源、氣源、伴熱 924.4儀表選型原則 934.4.1控制儀表 934.4.2現(xiàn)場(chǎng)儀表 944.5控制室 954.6控制系統(tǒng)及主要儀表設(shè)備 964.6.1控制系統(tǒng) 964.6.2儀表設(shè)備清單 96第五章供配電系統(tǒng) 985.1設(shè)計(jì)依據(jù) 985.2設(shè)計(jì)范圍 995.3設(shè)計(jì)原則 995.4電力負(fù)荷性質(zhì) 995.4.1一級(jí)負(fù)荷 995.4.2二級(jí)負(fù)荷 995.4.3三級(jí)負(fù)荷 995.4.4本廠用電負(fù)荷及負(fù)荷等級(jí) 1005.4.5供電方案的選擇 1005.4.6配電方案的選擇 1005.4.7主要設(shè)備及材料的選擇 1015.5節(jié)電措施 1035.6防雷、接地、防靜電措施 1035.7配電線路 1035.8照明用電設(shè)計(jì) 104第六章通信系統(tǒng) 1056.1概述 1056.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則 1056.2.1設(shè)計(jì)依據(jù) 1056.2.2設(shè)計(jì)原則 1056.3電信方案 1066.3.1行政管理電話系統(tǒng) 1066.3.2生產(chǎn)調(diào)度程控電話系統(tǒng) 1066.3.3火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 107火災(zāi)報(bào)警方式 107設(shè)備選型、容量、規(guī)格及用途 107防爆等級(jí)及安裝環(huán)境 107配線方式 107消防電氣聯(lián)鎖控制說(shuō)明 1076.3.4有線電視（包括工業(yè)電視） 1086.3.5擴(kuò)音呼叫/對(duì)講系統(tǒng) 1086.3.6綜合布線系統(tǒng) 1086.3.7全廠電信網(wǎng)絡(luò) 1086.3.8電信電路敷設(shè) 109第七章土建 1107.1概述 1107.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1107.3廠區(qū)自然條件 1117.3.1氣候特點(diǎn) 1117.3.2地形條件 1117.4工程規(guī)劃及建設(shè) 1127.5建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 1137.6設(shè)計(jì)方案 1147.6.1結(jié)構(gòu)型式的選擇 1147.6.2基礎(chǔ)方案的選擇 1157.7輔助設(shè)施的建設(shè) 1157.7.1安全疏散 1157.7.2廠區(qū)建筑物的防火、抗爆設(shè)計(jì) 1157.7.3防火 1167.7.4防水防腐 1167.7.5防噪、防塵 1167.7.6建筑物內(nèi)外裝修 1167.7.7地基處理原則 1167.7.8存在問(wèn)題及解決辦法 117第八章給水排水工程 1188.1概述 1188.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 1188.3設(shè)計(jì)范圍 1188.4給水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1198.4.1生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1198.4.2消防供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1198.4.3循環(huán)水系統(tǒng) 1208.5排水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1208.5.1生產(chǎn)污水系統(tǒng) 1208.5.2初期污染雨水系統(tǒng) 1218.5.3雨水排水系統(tǒng) 1218.6給排水管網(wǎng) 1218.7給排水管材及防腐 1228.7.1給水管材 1228.7.2排水管材 122第九章環(huán)境保護(hù) 1239.1設(shè)計(jì)概述 1239.2設(shè)計(jì)原則 1239.3廠址與環(huán)境現(xiàn)狀 1249.4主要污染源及主要污染物 1249.5環(huán)境保護(hù)治理措施 1249.5.1建設(shè)期污染防治措施 1259.5.2運(yùn)營(yíng)期間污染防治 1259.6環(huán)境影響評(píng)價(jià)分析 1299.7生態(tài) 1299.8綠化 1299.8.1概述 1299.8.2環(huán)境保護(hù)投資概算 1309.9小結(jié) 131第十章采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié) 13210.1概述 13210.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù) 13210.3設(shè)計(jì)范圍 13210.4青島室外氣象參數(shù) 13310.4.1取暖 13310.4.2通風(fēng) 134第十一章分析化驗(yàn) 13511.1概述 13511.2設(shè)計(jì)依據(jù) 13511.3設(shè)置目的 13511.4化驗(yàn)室任務(wù) 13511.5儀器的選擇 13611.6主要檢測(cè)項(xiàng)目 13611.6.1原料的檢測(cè) 13611.6.2輔助材料的檢測(cè) 13711.6.3產(chǎn)品的檢測(cè) 13711.6.4環(huán)境監(jiān)測(cè) 13811.7主要分析儀器設(shè)備 138第十二章儲(chǔ)運(yùn) 14212.1概述 14212.2設(shè)計(jì)依據(jù) 14212.3儲(chǔ)運(yùn)管理制度 14212.4儲(chǔ)存區(qū)設(shè)計(jì) 14312.5運(yùn)輸區(qū)設(shè)計(jì) 14412.5.1裝卸區(qū)設(shè)計(jì) 14412.5.2廠內(nèi)運(yùn)輸路線設(shè)計(jì) 14512.5.3車(chē)輛運(yùn)行方案 14512.5.4廠內(nèi)管廊設(shè)計(jì) 14612.5.5運(yùn)輸安全措施 14612.5.6運(yùn)輸注意事項(xiàng) 14612.6儲(chǔ)罐選擇 14612.7儲(chǔ)罐區(qū)安全措施 147第十三章消防 14813.1概述 14813.2設(shè)計(jì)依據(jù) 14813.3設(shè)計(jì)范圍 14813.4危險(xiǎn)性分析 14913.5消防方案 15013.5.1消防措施 15013.5.2火警探測(cè)系統(tǒng) 15113.5.3火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 15113.5.4消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 15213.5.5自動(dòng)噴水系統(tǒng) 15313.5.6消火栓 15313.5.7消防給水系統(tǒng) 15313.5.8供電系統(tǒng) 154第十四章勞動(dòng)保護(hù)和衛(wèi)生安全 15614.1概述 15614.2設(shè)計(jì)依據(jù) 15614.3設(shè)計(jì)目的 15614.4勞動(dòng)保護(hù)及衛(wèi)生安全管理 15714.5安全衛(wèi)生主要措施 15714.5.1安全技術(shù)及防火防爆措施 15714.5.2工業(yè)衛(wèi)生措施 15814.6建設(shè)地區(qū)安全衛(wèi)生概況 15914.7生產(chǎn)過(guò)程中危害因素分析 15914.7.1自然條件 15914.7.2總體布置 16014.7.3生產(chǎn)過(guò)程中的危害因素 16014.7.4有害物質(zhì)對(duì)人體的危害 16014.8主要危害因素的防范與管理 16014.8.1建（構(gòu)）筑物的設(shè)計(jì) 16114.8.2裝置布置 16114.8.3消防 16114.8.4防爆 16114.8.5靜電與雷擊的預(yù)防 16214.8.6中毒事故的預(yù)防 16214.8.7綠化 16214.8.8應(yīng)急措施 16314.8.9設(shè)備安全 16314.8.10預(yù)防措施 16314.8.11噪聲控制 16414.8.12安全衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu) 164第十五章工廠組織與勞動(dòng)定員 16515.1企業(yè)文化 16515.2生產(chǎn)班制 16515.3員工培訓(xùn) 16515.3.1工人、技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員來(lái)源 16515.3.2人員培訓(xùn)規(guī)劃 16515.4組織結(jié)構(gòu) 16615.4.1設(shè)計(jì)原則 16615.4.2概述 16715.5機(jī)構(gòu)職權(quán) 16815.6部門(mén)職能說(shuō)明 17015.7經(jīng)營(yíng)管理 17115.7.1技術(shù)管理 17115.7.2人力資源管理 17115.7.3物流管理 17115.7.4組織管理 17115.7.5信息管理 17115.7.6安全與環(huán)保管理 17215.8勞動(dòng)定員 17215.8.1定員原則 17215.8.2生產(chǎn)班次 17215.8.3定員 172第十六章概算 174第一章項(xiàng)目總論1.1項(xiàng)目總覽本項(xiàng)目為青島石化有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)一座混合C4綜合加工子系統(tǒng)。采用來(lái)自青島石化分離的正丁烯制甲乙酮，并且考慮到系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的不利影響，并對(duì)排出的污染物提出合理的治理方案。擬建廠于山東青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)。投資約5.2億元。選擇撫順石化研究院研制的正丁烯兩步氧化法（直接水合-仲丁醇?xì)庀嗝摎洌┳鳛楸卷?xiàng)目工藝，以青島石化分離出的正丁烯為原料，目標(biāo)年產(chǎn)4萬(wàn)噸甲乙酮，以實(shí)現(xiàn)混合C4烴類(lèi)的綜合利用。鑒于石油、天然氣、煤等的化石類(lèi)自然資源的有限性日漸突出，對(duì)以上述資源為原料的初加工烴產(chǎn)物進(jìn)行深度利用，已成為烴化工行業(yè)提高資源利用率和綜合經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。其中混合C4烴類(lèi)的綜合利用技術(shù)則是我國(guó)烴化工科技界的一個(gè)研發(fā)熱點(diǎn)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)第六屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽指導(dǎo)書(shū)；《石油化工項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制規(guī)定》（2005年版）；化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定；本組編制的項(xiàng)目可行性報(bào)告。1.3工藝特點(diǎn)本項(xiàng)目將提濃的正丁烯采用直接水合制仲丁醇法制取粗仲丁醇，然后將制得的粗仲丁醇進(jìn)行精制，精制后的仲丁醇經(jīng)過(guò)氣相脫氫合成甲乙酮并精制。丁烯樹(shù)脂直接水合法克服了硫酸法的固有缺點(diǎn)，減少了設(shè)備腐蝕和酸性廢水的排放，有利于環(huán)境保護(hù)，社會(huì)效益尤為顯著。且直接水合法比硫酸法在技術(shù)上先進(jìn)，更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此本裝置采用樹(shù)脂直接水合法工藝。1.4產(chǎn)品及原料本項(xiàng)目年產(chǎn)甲乙酮（≥99.8wt%）4萬(wàn)噸，同時(shí)副產(chǎn)粗叔丁醇0.113萬(wàn)噸，粗仲丁醚0.296萬(wàn)噸，重組分0.014萬(wàn)噸，氫氣0.110（≥98wt%）萬(wàn)噸，廢丁烯0.264萬(wàn)噸，丁烷0.450萬(wàn)噸。主要原材料為來(lái)自煉化分廠的C4餾分中提濃的正丁烯，消耗量為5.1萬(wàn)噸/年，純度為89%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），使用的催化劑為BC-DH2004，主產(chǎn)物甲乙酮和副產(chǎn)物粗仲丁醇、粗叔丁醇、重組分、氫氣、廢丁烯、丁烷作為商品銷(xiāo)售，副產(chǎn)物水返回制甲乙酮分廠繼續(xù)使用。PAGE3第二章化工工藝及系統(tǒng)2.1工藝路線的選擇2.1.1MEK前景總論甲乙酮（MEK）是一種優(yōu)良的溶劑，是精細(xì)化工的重要原料。其主要應(yīng)用于涂料生產(chǎn)中的溶劑、潤(rùn)滑油脫蠟、磁帶清洗、涂料剝離劑、抗結(jié)皮劑和油墨生產(chǎn)等領(lǐng)域。目前全世界甲乙酮年生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸左右，雖然我國(guó)甲乙酮最近幾年的發(fā)展速度比較快，但產(chǎn)量仍不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求。隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)甲乙酮的需求矛盾將日益突出。2.1.2MEK合成路線簡(jiǎn)介工業(yè)化的合成路線正丁烯法正丁烯法是目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)化生產(chǎn)甲乙酮普遍采用的方法，它又可有一步法和兩步法之分。正丁烯一步氧化法20世紀(jì)60年代就研究開(kāi)發(fā)出正丁烯液相一步氧化生產(chǎn)甲乙酮的方法，該方法采用氯化鈀/氯化酮的氧化-還原均相催化劑體系，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但存在反應(yīng)過(guò)程腐蝕性強(qiáng)，需要昂貴的鈦材料設(shè)備，副產(chǎn)物氯化物多，分離過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。針對(duì)該法存在的不足，現(xiàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使用復(fù)合催化劑的均相工藝和多相固定床工藝。如CatalyticAssociates公司開(kāi)發(fā)的雜多酸均相催化氧化新工藝采用了一種新的不含氯的催化劑體系，其中含Pd2+、Cu2+以及雜多酸氧陰離子，并添加腈化物配位以提高選擇性和轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)在85℃、0.7MPa條件下進(jìn)行，甲乙酮的選擇性可以達(dá)到90.3%，生產(chǎn)成本低于仲丁醇脫氫法。目前的研究重點(diǎn)是如何使催化劑在連續(xù)的循環(huán)中保持長(zhǎng)期的活性與穩(wěn)定性，如何增強(qiáng)抵御原料中雜質(zhì)毒性的能力。隨著各項(xiàng)研究的深入，該法有可能成為甲乙酮新的工業(yè)化生產(chǎn)方法。正丁烯兩步氧化法正丁烯兩步法是先將正丁烯水合生成仲丁醇，然后脫氫生成甲乙酮。該法是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)甲乙酮最主要的方法，其產(chǎn)量約占世界甲乙酮總產(chǎn)量的80%。它又包括正丁烯水合制仲丁醇和仲丁醇脫氫制甲乙酮兩個(gè)反應(yīng)步驟。正丁烯水合制仲丁醇目前，正丁烯水合制仲丁醇的方法主要有以硫酸為催化劑的間接水合法、以離子交換樹(shù)脂為催化劑的直接水合法和以雜多酸為催化劑的直接水合法3種工藝路線。硫酸間接水合工藝以硫酸為催化劑的硫酸法間接水合工藝是生產(chǎn)仲丁醇的傳統(tǒng)方法。它包括酯化、水解、精餾和稀酸濃縮等4個(gè)主要工序。用濃度為80%左右的硫酸吸收預(yù)處理過(guò)的主要含正丁烯的混合C4餾分，反應(yīng)生成丁基硫酸酯，丁基硫酸酯經(jīng)水解得到仲丁醇水溶液，再經(jīng)精餾制得仲丁醇。反應(yīng)壓力為0.5MPa，反應(yīng)溫度為26~27℃，硫酸與正丁烯的摩爾比為1.2:1，正丁烯轉(zhuǎn)化率為92%~93%，仲丁醇選擇性為85%。該法技術(shù)成熟，對(duì)原料正丁烯含量要求不苛刻，反應(yīng)條件比較溫和，工藝簡(jiǎn)單，操作控制容易；不足之處是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的稀酸，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，三廢處理較為復(fù)雜，能耗高，裝置投資較大。目前該法正在逐漸被淘汰。樹(shù)脂直接水合工藝該法由德國(guó)RWE-DEA公司于1984年開(kāi)發(fā)成功，是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)仲丁醇最主要的方法。該方法以樹(shù)脂為催化劑，正丁烯通過(guò)質(zhì)子催化作用生成仲丁醇，反應(yīng)在三相條件下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為150~170℃，反應(yīng)壓力為5.0~7.0MPa，水與正丁烯的摩爾配比約為1:1，樹(shù)脂多選用耐熱性好的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。該法工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品回收精制容易，三廢少，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，仲丁醇選擇性高；不足之處是對(duì)原材料正丁烯要求較高，一般要求C4餾分中正丁烯體積分?jǐn)?shù)要高于90%。另外，樹(shù)脂催化劑耐高溫性能較差，壽命短，易失活，正丁烯單程轉(zhuǎn)化率較低（不高于10%）。雜多酸直接水合工藝該法由日本出光興產(chǎn)公司于1985年開(kāi)發(fā)成功。正丁烯在雜多酸催化劑作用下直接水合制得仲丁醇。雜多酸催化劑的主要成分是鉬磷酸，同時(shí)加入有機(jī)金屬化合物添加劑。反應(yīng)溫度為200~230℃，反應(yīng)壓力為19.0MPa左右，仲丁醇選擇性大于99%。在該反應(yīng)中，正丁烯既是反應(yīng)物，同時(shí)也對(duì)產(chǎn)物仲丁醇起著超臨界萃取劑的作用。該法工藝流程簡(jiǎn)單，催化劑性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，反應(yīng)為氣-液相反應(yīng)，反應(yīng)器效率較高，高沸點(diǎn)副產(chǎn)物不在反應(yīng)器內(nèi)積存；不足之處是正丁烯單程轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)需要在高壓和較高溫度下進(jìn)行。仲丁醇脫氫制甲乙酮仲丁醇脫氫制甲乙酮可分為氣相脫氫和液相脫氫兩種工藝。氣相脫氫是目前工業(yè)上生產(chǎn)甲乙酮普遍采用的方法。氣相脫氫采用氧化鋅或鋅銅合金為催化劑，將仲丁醇加熱氣化，在反應(yīng)溫度355~375℃、反應(yīng)壓力0.34MPa下，于脫氫反應(yīng)器中進(jìn)行脫氫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝分離得到甲乙酮，仲丁醇的轉(zhuǎn)化率及甲乙酮的選擇性均在90%以上。該法具有工藝流程簡(jiǎn)單，催化劑壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品分離簡(jiǎn)單，能耗低，產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。該方法的不足之處是仲丁醇的單程轉(zhuǎn)化率低于氣相法；產(chǎn)品純度較低，催化劑壽命較短；仲丁醇液相脫氫以骨架鎳或亞鉻酸酮作催化劑，反應(yīng)溫度控制在150~200℃，常壓操作，仲丁醇的單程轉(zhuǎn)化率低，但甲乙酮的選擇性在99%以上。正丁烷液相氧化法丁烷液相氧化法的主要產(chǎn)品是醋酸，甲乙酮是作為副產(chǎn)而產(chǎn)生的（約占醋酸產(chǎn)量的16%）。美國(guó)聯(lián)合碳化公司以及塞拉尼斯公司均采用此法進(jìn)行生產(chǎn)甲乙酮。目前美國(guó)約20%的甲乙酮通過(guò)該法得到。該工藝為氣-液相反應(yīng)，催化劑為醋酸鈷-醋酸鈉，溶劑為醋酸，反應(yīng)溫度為160~165℃，壓力為5.6MPa，甲乙酮和醋酸的質(zhì)量比約為0.4:1，副產(chǎn)物主要為醋酸乙酯、丙酸、乙醛等。該法的缺點(diǎn)是產(chǎn)物回收分離系統(tǒng)復(fù)雜，投資高能耗大，目前正逐步被淘汰。異丁苯法以三氯化鋁為催化劑，反應(yīng)溫度控制在50~70℃，正丁烯與苯經(jīng)烴化反應(yīng)生成異丁基苯；異丁基苯于110~130℃，0.1~0.49MPa壓力下，液相氧化生成過(guò)氧化氫異丁基苯，然后在酸催化劑存在下分解，于20~60℃提濃氧化液，生成甲乙酮和苯酚，最后分離精制得產(chǎn)品。通常情況下，每生產(chǎn)1t甲乙酮可聯(lián)產(chǎn)1.26~1.28t苯酚，副產(chǎn)0.2~0.26t苯乙酮，丁烯利用率達(dá)67%~70%。該法的特點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和，設(shè)備腐蝕較輕，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，但工藝過(guò)程較為復(fù)雜，操作條件嚴(yán)格。國(guó)外工藝技術(shù)概況工業(yè)上甲乙酮生產(chǎn)的傳統(tǒng)成熟工藝，主要采用正丁烯硫酸水合法制仲丁醇、仲丁醇進(jìn)一步脫氫生成甲乙酮，國(guó)外大部分生產(chǎn)企業(yè)仍然沿用這一工藝。八十年代以后，人們轉(zhuǎn)向正丁烯直接水合法的研究和開(kāi)發(fā)，德國(guó)和日本相繼在1983年和1985年建成了6萬(wàn)噸/年和4.5萬(wàn)噸/年甲乙酮裝置，至今運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，世界上還有很少量的甲乙酮是從輕烴氧化制醋酸副產(chǎn)而得，美國(guó)目前正在研究和開(kāi)發(fā)一步法制甲乙酮。硫酸間接水合法此法是傳統(tǒng)的甲乙酮生產(chǎn)方法。正丁烯的三種異構(gòu)體（丁烯-1，順、反-丁烯-2）用硫酸吸收生成硫酸氫仲丁酯和硫酸二仲丁酯，然后各自水解生成仲丁醇：水解反應(yīng)除生成仲丁醇外，還有各自副產(chǎn)物，包括仲丁醚、甲乙酮、異丙醇、丁醇、C5~C8烴類(lèi)及高沸點(diǎn)物。含共沸水的粗仲丁醇用汽提法從稀硫酸中分出再送堿洗和丁烷脫除，所得物經(jīng)三塔精制得精仲丁醇。濃度約38%的稀硫酸，國(guó)外一般經(jīng)兩段雙效蒸發(fā)器濃縮成80%的酸，再返回正丁烯吸收塔循環(huán)使用。所得精制仲丁醇在銅系催化劑上脫氫生成甲乙酮：此反應(yīng)為氣相反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率較高。工業(yè)上也有液相脫氫工藝，但其轉(zhuǎn)化率較低。脫氫反應(yīng)的副產(chǎn)物為丁烯、水和C8酮類(lèi)，主要是乙基戊基酮、3-甲基-庚烯-5-酮和甲基庚酮-3。含有氫、丁烯、甲乙酮、未轉(zhuǎn)化的仲丁醇、C8酮類(lèi)及水等反應(yīng)產(chǎn)物首先分出氫和不凝性氣體，再進(jìn)行一系列精制，最終得到成品甲乙酮。正丁烯直接水合法此法是八十年代初由德國(guó)的德士古公司和日本出光公司建立起工業(yè)化裝置。其反應(yīng)過(guò)程是由正丁烯在強(qiáng)酸性催化劑存在下，在8.0MPaG壓力和165℃溫度下與水直接合成仲丁醇：反應(yīng)過(guò)程中伴有少量的仲丁醚、叔丁醇及C8烴副產(chǎn)物，未反應(yīng)的正丁烯返回，重新參與反應(yīng)。制得的粗仲丁醇在精餾單元脫除雜質(zhì)得到精仲丁醇后，再送往脫氫工段。脫氫工段的反應(yīng)與精餾同硫酸法。醋酸副產(chǎn)法工業(yè)上醋酸副產(chǎn)法有幾種生產(chǎn)方法，其中一種是由丁烷在7.2MPa、180℃條件下液相氧化而成，此法同時(shí)得副產(chǎn)品甲乙酮。每噸醋酸可副產(chǎn)甲乙酮0.15~0.23噸，但是采用此法生產(chǎn)甲乙酮的廠商很少。丁烯一步氧化法由丁烯在催化劑存在下液相直接氧化成甲乙酮，是較先進(jìn)的生產(chǎn)方法，但是，此工藝仍處在研究與開(kāi)發(fā)階段，尚未形成工業(yè)化裝置。中國(guó)大陸甲乙酮生產(chǎn)工藝概況六十年代，我國(guó)在撫順石油二廠建成一套硫酸間接水合法生產(chǎn)裝置，設(shè)計(jì)能力為1700噸/年，由于設(shè)計(jì)考慮不周，生產(chǎn)一直不穩(wěn)定，加上設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，稀硫酸無(wú)出路等問(wèn)題，每年實(shí)際生產(chǎn)量很少，并于1994年停產(chǎn)?！捌摺の濉逼陂g，江蘇省泰州石油化工廠從德國(guó)引進(jìn)一套直接水合法生產(chǎn)工藝，但由于原料來(lái)源問(wèn)題沒(méi)有解決，一直未能穩(wěn)定生產(chǎn)?！鞍恕の濉逼陂g，黑龍江石化廠也從德國(guó)引進(jìn)了一套直接水合法工藝，并于1998年7月份開(kāi)車(chē)投產(chǎn)，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。目前裝置運(yùn)行良好、穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。九十年代初，中國(guó)石化撫順石油化工研究院開(kāi)始研究正丁烯水合生產(chǎn)工藝，分別于1992年3月20日和1994年2月19日通過(guò)了由中國(guó)石化組織的“正丁烯水合制仲丁醇”及“仲丁醇脫氫制甲乙酮”“正丁烯水合制仲丁醇多段反應(yīng)器工藝及催化劑研究”的三項(xiàng)技術(shù)鑒定，取得了《低碳烯烴直接水合生產(chǎn)低碳醇的方法》及《耐高溫陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑制備方法》的技術(shù)專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)分別為97116406.1[申請(qǐng)?zhí)朷和CN1076385A[公開(kāi)號(hào)]）。2001年在齊翔公司建成采用“正丁烯水合制仲丁醇”及“仲丁醇脫氫制甲乙酮”技術(shù)的2萬(wàn)噸/年甲乙酮生產(chǎn)裝置，齊翔公司利用現(xiàn)有技術(shù)2008年成功建成8萬(wàn)噸/年甲乙酮裝置。工藝技術(shù)方案的比較和選擇理由通過(guò)上述可知：硫酸法工藝成熟，對(duì)丁烯原料純度要求低，操作簡(jiǎn)單，但由于使用了硫酸作催化劑，因此在生產(chǎn)過(guò)程中排放一定量的酸性廢水，設(shè)備腐蝕也較嚴(yán)重，選用的材質(zhì)要求高，且流程長(zhǎng)，維修費(fèi)用高。丁烯直接水合法克服了硫酸法的固有缺點(diǎn)，減少了設(shè)備腐蝕和酸性廢水的排放，有利于環(huán)境保護(hù)，社會(huì)效益尤為顯著。直接水合法比硫酸法在技術(shù)上先進(jìn)，更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此本裝置推薦采用直接水合法工藝。齊翔公司經(jīng)過(guò)近幾年的改進(jìn)、完善，技術(shù)上已經(jīng)進(jìn)一步成熟，本項(xiàng)目采用該技術(shù)方案并根據(jù)現(xiàn)有裝置生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和操作數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有2萬(wàn)噸/年甲乙酮裝置進(jìn)行改擴(kuò)建，從而提高生產(chǎn)能力。進(jìn)口設(shè)備的范圍和理由：根據(jù)齊翔公司現(xiàn)有的甲乙酮裝置的開(kāi)車(chē)及生產(chǎn)情況以及我國(guó)目前的設(shè)備加工生產(chǎn)行業(yè)的現(xiàn)狀，決定對(duì)本裝置中主要儀表部件進(jìn)行引進(jìn)。儀表部件主要是指重要的高壓調(diào)節(jié)閥或控制閥、浮筒液位計(jì)、安全聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、智能變送器等。2.2工藝原理2.2.1丁烯提濃工段工藝原理由于原料中含有大量異丁烷和正丁烷，正丁烯純度不夠高，蘭煉甲乙酮裝置采用煙臺(tái)大學(xué)的專(zhuān)利技術(shù)以N-甲酰嗎啉-甲乙酮混合溶劑萃取精餾方式脫除丁烷，提濃后正丁烯含量將達(dá)到96wt％以上。因正丁烷和正丁烯的相對(duì)揮發(fā)度較小（見(jiàn)表2-1），且正丁烷的揮發(fā)能力介于1-丁烯和反丁烯-2之間，使用普通精餾的方法需要很多的理論塔板數(shù)，且不能從一個(gè)塔中得到正丁烯（1-丁烯、順丁烯-2、反廠烯-2），影響了正丁烯的合理利用。丁烯提濃的原理即是：通過(guò)向混合碳四原料中加入甲乙酮與N-甲酰嗎啉混合溶劑，利用溶劑來(lái)改變丁烷與丁烯的相對(duì)揮發(fā)度，再通過(guò)連續(xù)精餾的方法，首先將低沸點(diǎn)的烷烴（主要為丁烷）分離出去，再通過(guò)連續(xù)精餾的方法將烯烴（主要為丁烯）與溶劑分離，從而得到比較純的正丁烯。表2-1C組分異丁烷異丁烯1-丁烯1，3丁二烯正丁烷反丁烯-2順丁烯-2沸點(diǎn)（℃）-11.73-6.90-6.26-4.41-0.500.883.74相對(duì)揮發(fā)度1.131.0051.0000.9750.8630.8300.800甲乙酮是一種常用溶劑，其特點(diǎn)是對(duì)碳四各組分都有較好的溶解能力而且粘度小，沸點(diǎn)低、毒性小，本身可以作為溶劑用于碳四分離。由于甲乙酮的沸點(diǎn)很低（約80℃），傳統(tǒng)萃取精餾塔和汽提塔的塔釜溫度可較低，又由于其對(duì)C4具有良好的溶解能力且粘度小，因此萃取精餾塔內(nèi)液體流動(dòng)狀況好。傳質(zhì)效果好、效率高、塔內(nèi)不存在雙液相問(wèn)題，缺點(diǎn)是其極性較弱，對(duì)提高烷烴和烯烴的相對(duì)揮發(fā)度貢獻(xiàn)不大，在溶劑/碳四比為10時(shí)，正丁烷與1-丁烯的相對(duì)揮發(fā)度為1.2左右，因此用單一甲乙酮作溶劑，萃取精餾分離碳四烷烴與烯烴時(shí)，萃取塔傳質(zhì)效率也很高。N-甲酰嗎啉（NFM）溶劑的特點(diǎn)是：極性大，對(duì)烷烴與烯烴的相對(duì)揮發(fā)度影響很大，但對(duì)C4各組分的溶解能力差、粘度大、沸點(diǎn)高。溶劑/碳四比為10時(shí)，正丁烷與1-丁烯的相對(duì)揮發(fā)度為1.55左右，用它作溶劑萃取精餾分離丁烷和丁烯的混合物時(shí)，僅需較少的理論板數(shù)。采用甲乙酮與極性溶劑混合物作溶劑，用萃取精餾的方法分離丁烷與丁烯，其優(yōu)點(diǎn)在于綜合了甲乙酮與極性溶劑各自的優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，既保留了甲乙酮對(duì)碳四組分良好的溶解性能和較低的沸點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，又具有極性溶劑提高烷烴與烯烴相對(duì)揮發(fā)度的優(yōu)點(diǎn)，既改善了塔內(nèi)的傳質(zhì)狀況，提高了分離效率，又減少了理論板數(shù)，降低了溶劑比，且降低了塔釜溫度。甲乙酮與N-甲酰嗎啉混合溶劑由于其對(duì)烷烴與烯烴相對(duì)揮發(fā)度貢獻(xiàn)大、毒性小，是分離丁烷與丁烯的最佳溶劑。2.2.2仲丁醇合成與精制該項(xiàng)目甲乙酮裝置采用樹(shù)脂法直接水合工藝，該工藝的主要特點(diǎn)是正丁烯在磺酸樹(shù)脂催化劑存在下與水直接水合生成仲丁醇，水合條件為溫度140~180℃，壓力為6.0MPa。生成的仲丁醇經(jīng)過(guò)一系列精制過(guò)程（通過(guò)精餾方法）得到99wt％純度的仲丁醇半成品。正丁烯和水合成SBA的化學(xué)反應(yīng)：丁烯-1丁烯-2（順/反）由于丁烯原料不純和副反應(yīng)的發(fā)生，除生成主產(chǎn)品SBA外，還生成各種副產(chǎn)品，最主要的副產(chǎn)品如下：仲丁醚（SBE）：它由二個(gè)SBA分子縮合而成，SBE不干擾MEK的合成，但它將積累在MEK中，因它形成共沸物不能從SBA蒸餾中除去。聚合物：主要由異丁烯的二聚作用生成，還有高級(jí)不飽和烴如丁二烯的聚合。其它聚合物是正丁烯的付反應(yīng)物，主要是：G烴（辛烯）。叔丁醇（TBA）：TBA由異丁烯的水合反應(yīng)生成，TBA在MEK工藝中產(chǎn)生乙醛，乙醛由于有刺激性氣味，影響MEK質(zhì)量。正丁醇（NBA）：在SBA生成的同時(shí)，生成微量NBA，NBA也形成醛類(lèi)，其中丁醛有嚴(yán)重的刺激性。（結(jié)構(gòu)式：CH3-CH2-CH2-CH2-OH）水合反應(yīng)所需的水為工業(yè)二級(jí)脫鹽水質(zhì)量。為了減少外排，保護(hù)環(huán)境，采用閉路循環(huán)工藝，即反應(yīng)器出水經(jīng)過(guò)陰浮床脫除雜質(zhì)后，返回反應(yīng)器進(jìn)口。2.2.3甲乙酮合成與精制仲丁醇半成品經(jīng)過(guò)加熱汽化進(jìn)入脫氫反應(yīng)器，在銅鋅合金催化劑的作用下，脫除1分子氫氣，生成甲乙酮。再經(jīng)過(guò)一系列精制工藝得到99.9wt％純度的成品甲乙酮。其反應(yīng)方程式如下：2.3工藝流程本工藝共分為四個(gè)工段，分別為：丁烯提濃工段、仲丁醇水合工段、仲丁醇精制工段、甲乙酮合成與精制工段。總工藝流程如圖2-1所示。圖2-1總工藝流程圖2.3.1丁烯提濃工段工藝流程丁烯提濃工段工藝流程敘述丁烯提濃工段工藝流程如圖2-2所示。圖2-2丁烯提濃工段工藝流程圖從界區(qū)外原料罐區(qū)來(lái)的碳四原料連續(xù)送入本工段的原料罐（V-006），通過(guò)原料泵（P-007A/B）經(jīng)原料預(yù)熱器（E-011），原料用貧萃取劑進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入萃取精餾塔（T-001）。T-001主要由兩段組成，其下部主要用于萃取精餾，上部主要用于從丁烷中回收萃取劑，在萃取精餾段借用于混合溶劑NFM/MEK，丁烷從丁烯中分離出來(lái)。萃取劑從萃取精餾塔上段加入。為盡可能降低萃取精餾塔頂蒸汽中丁烯的含量，減少丁烯的損失，必須嚴(yán)格地控制溶劑進(jìn)塔溫度。離開(kāi)萃取精餾段的蒸汽中主要包含幾乎所有的丁烷及少量的丁烯和溶劑，其中萃取劑在塔的上部被回收。在塔頂產(chǎn)品丁烷中，通過(guò)色譜儀分析其中的1-丁烯的含量，以便相應(yīng)的設(shè)定有關(guān)的操作參數(shù)。在萃取精餾塔中，丁烷被分離出來(lái)，從萃取精餾塔（T-001）塔頂逸出，經(jīng)萃取塔塔頂水冷器（E-005）冷凝冷卻后流入萃取塔回流罐（V-001），通過(guò)萃取塔回流泵（P-002A/B）部分丁烷返回萃取塔（T-001）塔頂作為回流液，其余作為液化氣副產(chǎn)品送出界區(qū)。萃取精餾塔（T-001）所需熱量通過(guò)萃取塔再沸器I（E-001）的低壓蒸汽和中間再沸器（包括萃取塔再沸器Ⅱ（E-002）和萃取塔再沸器Ⅲ（E-003））中熱萃取劑的熱量回收來(lái)提供。萃取精餾塔（T-001）塔釜液通過(guò)萃取塔塔釜泵（P-001A/B）送往汽提塔（T-002）進(jìn)行進(jìn)一步分離。丁烯和萃取劑在汽提塔（T-002）中，通過(guò)精餾，丁烯從汽提塔（T-002）塔頂逸出，經(jīng)汽提塔水冷器（E-008）冷凝后流入汽提塔回流罐（V-002），通過(guò)汽提塔回流泵（P-004A/B），部分丁烯返回汽提塔（T-002）塔頂作為回流液，其余被送往水洗塔（T-004）以洗去丁烯中可能殘存的萃取劑等雜質(zhì)。汽提塔（T-002）塔釜液為萃取劑，溫度約為165℃，由汽提塔塔釜泵（P-003A/B）送出，分別流經(jīng)汽提塔再沸器II（E-007）、萃取塔中間再沸器Ⅱ、Ⅲ（E-002、E-003）及再生塔再沸器（E-051），熱萃取劑大部分熱量被回收，再經(jīng)萃取劑冷卻器（E-004）冷卻至52℃進(jìn)入萃取精餾塔（T-001）循環(huán)使用。汽提精餾塔（C-002）所需熱量通過(guò)汽提精餾塔再沸器Ⅱ（E-007）中的熱萃取劑和汽提塔再沸器I（E-006）中的低溫導(dǎo)熱油提